煤炭科学技术

作者：米万升, 文虎, 樊世星, 刘名阳, 程小蛟, 王宁, 王登科, 李日军, 柳博聪, 金霏阳,

关键词：液态CO₂, 相变, 脉动驱替, 煤层CH₄, 促抽效能, 中试试验,

煤层CH4对于制约煤矿安全生产、增加清洁能源补给和造成大气环境温室效应均具有重要影响，注液态CO2除了减小煤层瓦斯压力、降低煤与瓦斯突出事故发生风险以及减少CH4排放对大气环境影响的有力措施之外，同时也是实现煤层CH4抽采提质增效的有效途径。为考察液态CO2压注时，压注孔压力的脉动变化对煤层CH4抽采的强化效果，将压注后煤层中CO2有效影响半径和CH4抽采浓度、钻孔抽采混量以及钻孔CH4抽采纯量作为评价指标，以定量连续压注方式在陕西黄陵双龙煤矿开展了2.0、3.4、5.0 MPa不同压力工况下的顺层钻孔压注液态CO2相变驱替煤层CH4原位对比试验。结果表明，压注压力随时间均表现出“几字”型变化趋势，注液压力为3.4 MPa时钻孔压力出现脉动变化，压力脉动振幅和周期分别为0.7 MPa和10.7 min，该工况压注后CO2在煤层中有效影响半径达到25 m，与压注压力为5.0 MPa时的CO2影响半径一致，且高于压注压力为2.0 MPa时的CO2影响半径；此外，相较于压注压力2.0 MPa和5.0 MPa两工况，压注液态CO2钻孔压力脉动变化时的CH4抽采浓度、钻孔抽采混量和钻孔CH4抽采纯量等指标的效能分别提高了29.9%和7.2%、43.6%和27.3%、84.0%和36.3%；压注液态CO2相变脉动驱替煤层CH4对于充分发挥井下有限量液态CO2驱替促抽效能具有良好促进作用。

来源：2025年第9期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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